Корректирующее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления металлорежущими станками, в системах управления роботами-манипуляторами, в диагностических и лечебных медицинских комплексах , в которых требуется корректирующее устройство, обладающее свойствами модели корректируемого устройства . Целью изобретения является повышение быстродействия и уменьшение колебательности устройства за счет реализации в нем обратной характеристики корректируемой системы или устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в нем реализован алгоритм вида с(nV n+t x(n) - Tl c(n-m)k(m + )J/k(), где x(n) - входной сигнал устройства- , c(n) - выходной сигнал устройства; k(m + С) - импульсная переходная функции корректируемого объекта - временная задержка; п - шаг квантования (п 0,1,2.,...N); m - шаг сдвига по времени (т 0,1,2,,.. . ,М) . 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1406563 (51) 4 С 05 В 5/01

//

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4041877/24-24 (22) 25.03.86 (46) 30.06.88. Бюл. N - 24 (7 1) Институт проблем информатики

АН СССР (72) А.К.Клименко и В.Г.Клименко (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 877471, кл. G 05 В 13/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР .У 1023281, кл. G 05 В 1.3/04, 1980. (54) КОРРЕКТИРУ»0ЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления металлорежущими станками, в системах управления роботами-манипуляторами, в диагностических и лечебных медицинских комплексах, в которых требуется корректирующее устройство, обладающее свойствами модели корректируемого устройства. Целью изобретения является повышение быстродействия и уменьшение колебательности устройства за счет реализации в нем обратной характеристики корректируемой системы или устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в нем реализован алгоритм вида c(nba =

p+f

= (X(n) — С(П-В)1С(т i )» /k(i)k, tn--1 где х(п) — входной сигнал устройства; с(п) — выходной сигнал устройства; k(m + n„) — импульсная переходная функции корректируемого объекта; ь временная задержка; и — шаг квантования (п = 0,1,2,...N); m — шаг сдвига по времени (m = 0,1,2,...,М) .

2 ил.

1406563

Изобретение относится к робототехнике, станкостроению и к медицинс— кой технике и может быть использовано в системах числового программного управления металлорежущими станками, системах управления роботами-манипуляторами в диагностических и лечебных медицинских комплексах, в которых требуется корректирующее уст- 1р ройство, обладающее свойствами обратной модели корректируемого устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 15 устройства за счет реализации в нем обратной характеристики корректируе. мой системы .или устройства, На фиг. 1 приведена блок-схема, ; устройства1 на фиг. 2 — блок-схема 2р блока памяти.

Устройство содержит блок 1 задания дискретных значений временной характеристики, вычислительный блок

2, блок 3 памяти, вход 4 и выход 5 25 устройства, генератор 6 импульсов, блоки 7 умножения, сумматор 8, блок

9 деления, элемент 10 временной задержки, ячейки 11, 12 памяти, синхровход 13 блока памяти, элемент 14 временной задержки, ключ 15, элемент

16 временной задержки.

В основу разработки данного устройства легли следующие предпосылки.

При синтезе систем автоматнческо35 го управления возникает проблема создания корректирующего устройства, передаточная функция которого W (р) определяется выражением где M(p) — передаточная функция следящей системы., №5

Для непрерывных систем автоматического управления условие (1) физически неосуществимо, а приближенное его выполнение связано с техническими трудностями.

В системах же с дискретным (цифровым) вводом управляющей информации, как показали исследования, возможен синтез цифрового корректирующего устройства, приближенно удовлетворяющего условию (1), Эта возможность реализована в устройстве (фиг, 1), в котором используется вычислительный алгоритм н- с (и) = g х (и) — с(п — m) . 1, (ш

y» <

+ ")$ó (л) (2) где с (n) — выходная величина устройства;

x(n) — входное управляющее воздействие;

k(° ) — временная характеристика следящей системы; л ь — промежуток времени от нуля до первого используемо,Ф" го значения временной характеристики.

Передаточная функция корректирующего вычислительного устройства, реализующего алгоритм (2), приближенно может быть записана в виде и к(п.) (3) х х где W (q) и W {q) — дискретные передаточные функции корректирующеro устройства и сле-. дящей системы., Установка устройства с передаточ" ной функцией (3) на входе следящей системы существенно повышает ее динамическую точность, так как позволяет обеспечить следующее соотношение между задающим воздействием х(п) и выходным сигналом y(n): (4) y(n) = x(n - ) у (п) = хо(п), 4= 2 Зю ° (5) где 4 — номер цикла отработки входного (задающего ) воздействия где — временная задержка, которая может быть пренебрежимо малой в сравнении с инерционностью следящей системы.

Если же работающее по алгоритму (2) корректирующее устройство используется в контуре адаптивной корректировки циклически повторяющегося управляющего воздействия, резко повышается скорость сходимости процесса корректировки. Ошибки управления, вызванные как задающим воздействием, так и повторяющимися возмущениями, могут быть полностью подавлены после одного цикла корректировки. В этом случае для выходного сигнала справедливо выражение

3 14065 у (п) — выходной сигнал следящей сис—

1 темы; хо (и) — циклически повторяющееся входное воздействие.

Из выражений (4) и (5) следует, 5 что системы управления, оснащенные данным корректирующим устройством, по динамической точности и скорости сходимости процессов адаптации превосходят известные.

Корректирующее устройство (фиг.1) функционирует следующим образом.

По входу 4 устройства на третий вход вычислительного блока 2 поступает входное воздействие х(п), а с выхода 5 вычислительного блока 2 и всего устройства снимается выходной сигнал с(п) .

На первый вход вычислительного блока 2 с выходов ячеек 11 и 12 памяти блока 1 задания постоянно подаются и значений временной характеристики корректируемой следящей системы

k(n) k(nl+ 1) k(n + N 1) г5 для которой предназначено данное корректирующее устройство. В первой ячейке памяти хранится первое значение временной характеристики — k(i) (полагаем k(0) = О, что справедливо для реальных систем).

Элемент. 16 временной задержки осу.! ществляет временную задержку всех значений выходного сигнала c(n) на дискрету времени для обеспечения нормальной работы блока 3 памяти. Последний имеет (N — 1) элементов 10 временных задержек, с выходов которых на второй вход вычислительного блока 2 подаются сдвинутые между собой по дискрету времени значения выходного сигнала с(n): с(n — 1), c(n — 2), ..., c(n — N + 1).

Вычислительный блок 2 обрабатывает поступающую по трем входам инфор 45 мацию в соответствии с алгоритмом (2), Он может быть реализован как аппаратно, так и на микропроцессоре, в программном обеспечении которого реализуется алгоритм (2).

Вычислительный блок (фиг. 2) функционирует следующим образом.

В n=й момент времени на входы

m-го блока 7 умножения (m = 1,2,..., N — 1) поступает сигнал c(n — m)-го выхода блока 3 памяти и сигнал k(m + 55

+ ) с ячейки 12 памяти блока 1 задания. Выходной сигнал каждого блока 7 умножения m имеет вид

63

Б = с(п — m) k(m + ) ..

Bstx (6) Указанные сигналы поступают на отрицательные входы сумматора 8 на положительный вход которого по входу

5 подается входное воздействие устройства x(n). Выходной сигнал сумматора 8, поступающий на вход делимое блока 9 деления, имеет вид

IV-1

U,„= x(n) —, c(n — m) ° k(m +

+ n„ (7)

На вход делителя блока 9 деления поступает величина 1() с первой ячейки 11 памяти блока 1 задания, поэтому выходной сигнал сумматора 8 уменьшается блоком деления в k(V) раз, отсюда и следует, что устройство (фиг. 2) работает по алгоритму (2) .

Указанные выше отличительные особенности устройства позволяют рас ширить его функциональные возможности, сохранив на том же уровне его быстродействие и колебательность за счет реализации в нем обратной характеристики корректируемой системы или устройства, Формула изобретения

Корректирующее устройство, содержащее сумматор, соединенный выходом с входом делимого блока деления, выход которого является выходом устройства, (n — 1) блдков умножения и блок задания дискретных значений временной характеристикн, выходы которого, начиная с второго, подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет реализации в нем обратной характеристики корректируемой системы, в нем дополнительно установлены генератор импульсов и блок памяти, подключенный информационным входом к выходу блока деления, синхровходом — к выходу генератора импульсов, а выходами — к вторым входам соответствующих блоков умножения, первый вход сумматора является входом устройства, а остальные входы объединены с выходами соответствующих блоков умноженйя, первый выход блока задания дискретных значений временной характеристики соединен с входом делителя блока деления.

1406563

cfn-iv r) с/л mg c(n- z) Составитель Г.Нефедова

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор М.Циткина

Заказ 3191/43

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4